[发明专利]一种二维多元金属纳米材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种二维多元金属纳米材料的制备方法及其应用，包括：将乙酰丙酮钯、乙酰丙酮铂、可选可溶性金属盐、结构调控剂、聚乙烯吡咯烷酮和N‑N二甲基甲酰胺于室温混合搅拌30‑120min，再加入六羰基钼，于60‑80℃反应1‑3h，再升温至120‑150℃反应1‑24h，自然冷却至室温，最后用乙醇和丙酮的混合物充分洗涤，即得所述二维多元金属纳米材料。本发明通过一步法合成，调控反应动力学来控制不同金属成核和生长的速率与顺序制备出尺寸可控、形貌规则的二维超薄多金属纳米电催化剂。

技术领域

本发明属于催化材料制备技术领域，具体涉及一种二维多元金属纳米材料的制备方法及其应用。

背景技术

自2004年石墨烯(K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，D.Jiang，Y.Zhang，S.V.Dubonos，I.V.Grigorieva，A.A.Firsov，Science 2004，306，666.)报道以来，二维(2D)纳米材料因其独特的物理化学性质成为研究者关注的焦点。作为2D纳米材料家族中的一类，超薄二维贵金属纳米片因其特殊的维度限制，高比表面积以及暴露丰富的成键不饱和原子等优点被广泛应用于催化、生物医疗、电子器件等领域。尽管几个原子层厚的金属薄膜已经通过物理沉积的方法(C.T.Campbell，Surf.Sci.Rep.1997，27，1.)制得，但是基于非基底生长、化学方法合成二维超薄贵金属纳米材料仍然是个挑战。这主要是由于贵金属原子倾向于形成稳定的、密堆积排布的三维结构。目前已有一些相关文献作出报道，例如郑南峰课题组(X.Q.Huang，S.H.Tang，X.L.Mu，Y.Dai，G.X.Chen，Z.Y.Zhou，F.X.Ruan，Z.L.Yang，N.F.Zheng，Nat.Nanotechnol.2011，6，28.)报道合成出1.8纳米厚度的超薄六角片形状的钯纳米片，在光热治疗方面具有良好的前景。李亚栋课题组(H.Duan，N.Yan，R.Yu，C.-R.Chang，G.Zhou，H.-S.Hu，H.Rong，Z.Niu，J.Mao，H.Asakura，T.Tanaka，P.J.Dyson，J.Li，Y.Li，Nat.Commun.2014，5，3093.)报道制备出厚度0.4纳米、边长500到600纳米的单原子层厚的铑纳米片，呈现出超强的催化性能。相比单组分二维超薄贵金属纳米材料而言，多组分的二维纳米结构(如：纳米片、纳米环)由于各组分之间的协同效应表现出更加优异的性能。已有一些文献报道利用化学合成的方法制备出二元金属合金纳米片，如王训课题组(F.Saleem，Z.Zhang，B.Xu，X.Xu，P.He，X.Wang，J.Am.Chem.Soc.2013，135，18304.)报道两步法制备出4到6个原子层厚度(0.88-1.32纳米)、尺寸可控(10到50纳米)铂铜合金双金属纳米片。然而相比单金属及双金属2D材料，二维超薄多元金属纳米片的制备更加具有研究的价值，其不仅能够减少贵金属的使用量，同时由于各组分间的协同作用而呈现出超强的催化性能能够解决当前能源危机引发的一系列问题。因此，发展一种简单高效、产率高、性能优异的二维超薄铂基多金属纳米片状材料的绿色化学方法，不仅对二维超薄铂基多金属纳米片状材料的基础研究有着重要的意义，还能有力地推动燃料电池商业化进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维多元金属纳米材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述二维多元金属纳米材料的应用。

本发明的技术方案如下：

一种二维多元金属纳米材料的制备方法，包括：将乙酰丙酮钯、乙酰丙酮铂、可选可溶性金属盐、结构调控剂、聚乙烯吡咯烷酮和N-N二甲基甲酰胺于室温混合搅拌30-120min，再加入六羰基钼，于60-80℃反应1-3h，再升温至120-150℃反应1-24h，自然冷却至室温，最后用乙醇和丙酮的混合物充分洗涤，即得所述二维多元金属纳米材料；

上述可选可溶性金属盐为0或包括乙酰丙酮铜、乙酰丙酮钴和乙酰丙酮镍中的至少一种，上述结构调控剂由柠檬酸和溴化钾组成。